Измерительный преобразователь
Введение
Измери́тельный преобразова́тель — техническое средство с нормируемыми характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал.
Введение ИП удобен для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации и передачи, но непосредственно не воспринимаемый оператором.
Введение ИП или входит в состав какого-либо измерительного прибора (измерительной установки) или применяется вместе с каким-либо средством измерений.
Классификация 1. По характеру преобразования: - Аналоговый измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, преобразующий одну аналоговую величину (аналоговый измерительный сигнал) в другую аналоговую величину (измерительный сигнал);
- Аналого-цифровой измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования аналогового измерительного сигнала в цифровой код;
- Цифро-аналоговый измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования числового кода в аналоговую величину.
Классификация
2. По месту в измерительной цепи: - первичные преобразователи (датчики),
- унифицированные,
- промежуточные и масштабные.
Датчик
Датчик может состоять из одного или нескольких измерительных преобразователей, объединенных в единую конструкцию. На датчик непосредственно воздействует измеряемая физическая величина (сила, давление, уровень, температура и т.д.). Для датчиков основными характеристиками являются: - - тип,
- - диапазон измеряемой величины,
- - диапазон рабочих температур и погрешность в этом диапазоне,
- - обобщённое входное и выходное сопротивления,
- - частотная характеристика.
Унифицированный преобразователь
Состоит из датчика и схемы согласования. Он преобразует измеряемую физическую величину в нормированную выходную величину, используя при этом источник энергии.
Масштабные преобразователи Масштабные преобразователи относятся к группе измерительных преобразователей электрических величин и предназначены для изменения значения размера физической величины в заданное число раз без изменения рода величины.
Классификация: 3. По различным признакам: - Передающий измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации;
- Масштабный измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для изменения размера величины или измерительного сигнала в заданное число раз.
4. По принципу действия: генераторные и параметрические
Характеристики:
1. Функция преобразования - Различают номинальную функцию преобразования
Yном = Fном (X) приписываемую измерительному преобразователю согласно государственным стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам, и реальную (рабочую) Yр = Fр (X), которую он имеет в действительности.
Характеристики: 2. Погрешность. - Абсолютные, относительные и приведённые погрешности измерительного преобразователя определяются по входу и выходу, так как входная и выходная величины могут иметь разную физическую природу, а также вследствие того, что часто отсутствует измерительный преобразователь, по которому можно было бы поверить рабочий преобразователь.
Основные виды:
1. Пассивные масштабные преобразователи, работают за счёт энергии объекта исследований. К этой группе относятся шунты, резистивные, ёмкостные и индуктивные делители тока и напряжения, измерительные трансформаторы. - Пассивные масштабные преобразователи строятся на пассивных элементах: резисторах, конденсаторах, катушках индуктивности.
- Характерным для них является то, что мощность выходного сигнала всегда меньше мощности входного.
Шунты
Чтобы в измерительный механизм прибора поступал ток Iим, меньший в n раз измеряемого тока I, необходимо использование шунта - сопротивления, подключаемого параллельно цепи измерительного механизма. Значение сопротивления шунта R определяется из соотношения R = Rим/(n-1), где Rим - сопротивление измерительного механизма, n = I/Iим - коэффициент шунтирования.
Добавочные резисторы Служат для расширения пределов измерения измерительных механизмов по напряжению и включаются последовательно с ними.
Основные виды:
2. Активные масштабные преобразователи. Позволяют не только изменить размер величины, но и увеличить мощность выходного сигнала К ним относятся измерительные усилители, повышающие уровни работающие за счёт дополнительного источника энергии
Основные виды: 3. Аналоговые электромеханические электроизмерительные приборы Электромеханические измерительные приборы (ЭИП) отличаются : - - простотой,
- - дешевизной,
- - высокой надежностью,
- - разнообразием применения,
- - относительно высокой точностью.
Любой ЭИП состоит из ряда функциональных преобразователей, каждый из которых решает свою элементарную задачу в цепи преобразований. Например, самый простой прибор прямого преобразования (вольтметр, амперметр) состоит из трех основных преобразователей: - - измерительной цепи (ИЦ),
- - измерительного механизма (ИМ)
- - отсчетного устройства (ОУ).
Магнитоэлектрические приборы
Магнитоэлектрические приборы (МЭП) состоят из - - измерительной цепи,
- - магнитоэлектрического измерительного механизма и
- - отсчётного устройства (см. рис.).
Конструктивно измерительный механизм может быть выполнен либо с подвижным магнитом, либо с подвижной катушкой (измерительные механизмы с внешним и внутрирамочным магнитом). Преимущества измерительных механизмов с внутрирамочным магнитом - лучшее использование магнитной энергии магнита, что позволяет создавать миниатюрные приборы.
Достоинства магнитоэлектрических приборов:
Недостатки:
- - сложность и относительно высокая стоимость,
- - температурные влияния на точность измерения,
- - пригодность для измерения только в цепях постоянного тока.
- Применение. Магнитоэлектрические ИМ используют в амперметрах, вольтметрах, гальванометрах (обычных, баллистических и вибрационных) и омметрах.
Электромеханические приборы с преобразователями
В соответствии с используемым преобразователем приборы называют выпрямительными, термоэлектрическими, электронными. Выпрямительные приборы Представляют собой сочетание выпрямительного преобразователя и магнитоэлектрического ИП. В качестве преобразователей (выпрямителей) используются полупроводниковые выпрямители (диоды) на основе кремния или германия.
Достоинства: Достоинства: Недостатки: - - зависимость показаний от формы измеряемого напряжения,
- - невысокая точность
Применение: выпрямительные приборы широко используют в качестве комбинированных приборов для измерения постоянных и переменных токов, напряжений и сопротивлений - ампервольтомметры (авометры).
Термоэлектрические приборы - Представляют собой сочетание магнитоэлектрического механизма с отсчетным устройством и термоэлектрического преобразователя.
- Термоэлектрический преобразователь состоит из одной или нескольких термопар и нагревателя, по которому протекает измеряемый ток.
- Нагреватель обычно изготовляется из материала с большим удельным сопротивлением (нихром, константан, вольфрам) с допустимой температурой 600 ... 800 °С.
- Для термопары подбирают материалы, дающие в паре высокую термо-ЭДС, обладающие устойчивыми термоэлектрическими характеристиками (хромель-копель, медь-копель и др.).
 |
Скачать 93.81 Kb.